Luận văn Nhận dạng bản số xe

Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, các camera sẽ dễ dàng có khả năng thu nhận được hình ảnh do đó vấn đề đặt ra luôn là vấn đề quan trọng nhất trong hệ thống, quyết định tính hiệu q

~ 2 ~

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông - Đại học Thái Nguyên, đến nay chúng em đã kết thúc khoá học 5 năm và hoàn thành đồ án tốt nghiệp Để có được kết quả này em xin chân thành cảm ơn:

 Ban chủ nhiệm trường đại học Công nghệ thông tin và truyền thông cùng các thầy cô giáo trong khoa đã giảng dạy, quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập và rèn luyện trong suốt thời gian theo học tại trường

 Thạc sỹ: Quách Xuân Trưởng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong

quá trình học tập và đặc biệt là trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp Thầy luôn quan tâm và rất nhiệt tình hướng dẫn em từ việc tìm tài liệu cho đến việc định hướng lựa chọn giải pháp để triển khai đồ án Thầy cũng luôn nhắc nhở, động viên em mỗi khi gặp khó khăn, nhờ vậy mà em đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình đúng thời hạn

 Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, những người đã động viên, giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian học tập và làm đồ án tốt nghiệp

Thái nguyên, ngày 3 tháng 3 năm 2012

~ 3 ~

LỜI CAM ĐOAN

Đồ án tốt nghiệp là sản phẩm của toàn bộ kiến thức mà sinh viên đã học được trong suốt thời gian học tập tại trường đại học Ý thức được điều đó với tinh thần nghiêm túc, tự giác cùng sự lao động miệt mài của bản thân và sự hướng dẫn

nhiệt tình của thầy giáo - Quách Xuân Trưởng em đã hoàn thành xong đồ án tốt

nghiệp của mình

Em xin cam đoan nội dung đồ án của em không sao chép nội dung từ các

đồ án khác và sản phẩm của đồ án là của chính bản thân em nghiên cứu xây dựng lên Mọi thông tin sai lệch em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng bảo

vệ

~ 4 ~

Mục lục

Lời nói đầu 5

CHƯƠNG I: 6

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 6

1.1 Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11

2.1 XỬ LÝ ẢNH, CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG XỬ LÝ ẢNH 11

1.1.1 Xử lý ảnh là gì? 11

1.1.2 Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh 12

1.2 THU NHẬN VÀ BIỂU DIỄN ẢNH 18

1.2.1 Màu sắc 18

1.2.2 Thu nhận, các thiết bị thu nhận ảnh 24

1.2.3 Biểu diễn ảnh 26

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE Error! Bookmark not defined 2.1 Khái quát về hệ thống nhận dạng biển số xe 27

2.2 Những yêu cầu đối với hệ thống tự động nhận dạng biển số xe 28

2.3 Phương pháp giải quyết bài toán 29

2.3.1 Các bài toán đặt ra trong hệ thống nhận dạng biển số xe 29

2.3.2 Một số các tiếp cận trước để giải quyết vấn đề 29

CHƯƠNG III : ỨNG DỤNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ TRONG QUẢN LÝ NHÀ GỬI XE 47

KẾT LUẬN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

~ 5 ~

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và nhu cầu đi lại ngày càng tăng, số lượng phương tiện giao thông trên đường ngày càng xuất hiện nhiều Với

số lượng phương tiện giao thông lớn, và còn không ngừng tăng lên như vậy đã làm nảy sinh nhiều vấn đề trong việc kiểm soát cũng như quản lý các phương tiện Để giải quyết vấn đề này nhu cầu đặt ra là áp dụng các hệ thống tự động

Do mục đích chính của nghiên cứu này là tìm hiểu và xây dựng một hệ thống “Nhận dạng biển số xe” từ hình ảnh, phim và các thiết bị ghi hình kỹ thuật

số Nhằm trợ giúp cho công tác phát hiện xe vi phạm giao thông, chống trộm, quản

lý, … được dễ dàng và nhanh chóng hơn Sau đây là những ứng dụng của hệ thống nhận dạng biển số xe nói chung: Thu phí giao thông, Kiểm soát xe tại các đường biên giới, các trạm gác cổng, công tác chống trộm, bãi giữ xe tự động, …

Như mọi hệ thống tự động khác, hệ thống như vậy cũng sẽ yêu cầu có cả phần cứng và phần mềm Phần cứng là 1 camera có tác dụng thu nhận hình ảnh, còn phần mềm sẽ xử lý hình ảnh đó Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, các camera sẽ dễ dàng có khả năng thu nhận được hình ảnh do đó vấn đề đặt ra luôn

là vấn đề quan trọng nhất trong hệ thống, quyết định tính hiệu quả của hệ thống xử

lý ảnh như vậy sẽ là phần mềm xử lý ảnh Với vai trò như đã phân tích ở trên nghiên cứu này tập trung vào giải quyết các vấn đề đặt ra khi xử lý ảnh để đưa ra chính xác biển số xe

~ 6 ~

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu đề tài nghiên cứu

1.1.1.Khái niệm về chức năng cơ bản của hệ thống thu phí

Mô hình hoạt động cơ bản của một hệ thống thu phí đơn giản là: người lái

xe có mua vé ở lối vào và đưa cho người có chức năng thu vé ở lối ra Phòng thu

vé cùng với rào cản xe tự động có thể đặt ở đầu của mỗi trạm thu vé Với sự tiến

bộ của công nghệ, các hệ thống này đều đã có thể tự động, từ đó đem lại sự lưu thông tốt hơn cho các phương tiện và cải thiện về dịch vụ cho người dùng cũng như nhà khai thác

1.1.2.Sự phát triển của hệ thống thu phí các nước khác trên thế

giới

Hệ thống kiểm soát thu phí được cài đặt lần đầu tiên tại Singapore vào những năm 1990 bằng cách sử dụng một công nghệ của Nhật Bản Gần đây thành phố London – Anh đã đưa ra cách tính thuế mới với hy vọng giảm lưu lượng xe vào thành phố khoảng 15% Hệ thống này hoạt động từ tháng 2 năm 2003 và đã mang lại kết quả đúng như mong muốn của thành phố trong việc quản lý dòng phương tiện vào thành phố Khoảng 800 máy quay video đã được đặt tại lối vào và bên trong một khu vực rộng khoảng 22km2 tại trong tâm của London.Các máy quay tự động nhận dạng biển số xe và cũng tự động so sánh chúng với những vé

xe đã thanh toán trong cơ sở dữ liệu Hệ thống này không có cửa ra vào hoặc trạm

1.1.3.Hệ thống trạm thu phí ở Việt Nam

Thời gian gần đây, mô hình trạm thu phí tự động được phát triển rất rộng rãi tại Việt Nam Đã được sử dụng trong rất nhiều các mô hình quản lý xe ở những điều kiện khác nhau như: các bãi gửi xe tự động, các trạm thu phí, v.v…

Tuy vậy, hiện nay còn nhiều bãi gửi xe vẫn sử dụng phương pháp ghi biển

số xe của người gửi vào một tờ vé xe và đưa cho người gửi Cách làm này dẫn đến việc, nếu lưu lượng xe cùng vào một lúc đông thì dẫn đến vấn đề ùn tắc tại nơi gửi

xe do việc ghi vé không được nhanh chóng, hoặc cũng dẫn đến việc ghi nhầm lẫn giữa các số nếu ghi nhanh để đáp ứng nhu cầu người gửi, v.v…

1.2 Công nghệ nhận dạng ảnh

1.2.1.Khái niệm về nhận dạng mẫu

Nhận dạng mẫu (pattern recognition) là một ngành thuộc lĩnh vực học máy(machine learning) Nói cách khác, nó có thể được xem là việc “cần thực hiện một tác động vào dữ liệu thô mà tác động cụ thể là gì sẽ tùy thuộc vào loại dữ liệu đó” Như vậy nó là một tập hợp các phương pháp học có giám sát (supervised learning)

Nhận dạng mẫu nhằm mục đích phân loại dữ liệu (là các mẫu) dựa trên: hoặc là kiến thức tiên nghiệm hoặc dựa vào các thông tin thống kê được trích rút

từ các mẫu có sẵn Các mẫu cần phân loại thường được biểu diễn thành các nhóm

~ 8 ~

của các dữ liệu đo đạc hay quan sát được, mỗi nhóm là một điểm trong một không gian đa chiều phù hợp Đó là không gian của các đặc tính mà dựa vào đó ta có thể phân loại

Một hệ thống nhận dạng mẫu hoàn thiện gồm có một thiết bị cảm nhận (sensor) để thu thập các quan sát cần cho việc miêu tả; một cơ chế trích rút đặc trưng để tính toán các thông tin dưới dạng số hay dạng tượng trưng từ các dữ liệu quan sát được; và một bộ phân loại nhằm thực hiện công việc phân loại thực sự dựa vào các đặc tính đã được trích rút

Việc phân loại thường dựa vào sự có sẵn của một tập các mẫu mà đã được phân loại hay mô tả sẵn Tập các mẫu này được gọi là tập huấn luyện và chiến lược học nhằm phân loại mẫu vào một trong các lớp có sẵn được gọi là học có giám sát Việc học cũng có thể là không có giám sát, theo nghĩa là hệ thống không được cung cấp các mẫu được cung cấp các mẫu được đánh nhãn tiên nghiệm, mà

nó phải tự đưa ra các lớp để phân loại dựa vào tính ổn định trong thống kê của các mẫu

Việc phân loại thường dùng một trong các hướng tiếp cận sau: thống kê, cú pháp Nhận dạng mẫu dùng thống kê là dựa vào các đặc tính thông kê của các mẫu, chẳng hạn các mẫu được tạo bởi các hệ thống xác suất Nhận dạng dùng cấu trúc là dựa vào tương quan cấu trúc giữa các mẫu

Các ưng dụng phổ biến là: nhận dạng tiếng nói tự động, phân loại văn bản thành nhiều loại khác nhau (ví dụ: những thư điện tử nào là spam/ non-spam), nhận dạng tự động các mã bưu điện viết tay trên các bao thư, hay hệ thống nhận dạng danh tính dựa vào mặt người

~ 9 ~

1.3 Mô hình triển khai ứng dụng nhận dạng biển số vào bài

toán quản lý biển số xe

Từ những phân tích dựa trên các điều kiện áp dụng cũng như điều kiện về mặt công nghệ Mô hình triển khai cho bài toán quản lý biển số xe sẽ gồm 3 phần:

- Clients:

o Nhận ảnh đầu vào, tách biển số và đưa lên server để kiểm tra

o Do điều kiện thực tế ở Việt Nam, có một vài trường hợp biển

số khó nhận dạng được thì nhân viên quản lý sẽ xem và nhập trực tiếp biển số vào hệ thống

o Kiểm tra thông tin từ server, tùy vào loại vé, mỗi vé sẽ được in

ra để đưa cho người gửi xe

o Kiểm tra dữ liệu đầu vào từ clients gửi thông tin lên

o Bảo mật cơ sở dữ liệu

~ 10 ~ H.1: Mô hình triển khai

~ 11 ~

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 XỬ LÝ ẢNH, CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG XỬ LÝ ẢNH

2.1.1 Xử lý ảnh là gì?

Con người thu nhận thông tin qua các giác quan, trong đó thị giác đóng vai trò quan trọng nhất Những năm trở lại đây với sự phát triển của phần cứng máy tính, xử lý ảnh và đồ hoạ đó phát triển một cách mạnh mẽ và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống Xử lý ảnh và đồ hoạ đóng một vai trò quan trọng trong tương tác người máy

Quá trình xử lý ảnh được xem như là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra kết quả mong muốn Kết quả đầu ra của một quá trình xử lý ảnh có thể là một ảnh “tốt hơn” hoặc một kết luận

Hình 1.1 Quá trình xử lý ảnh

Ảnh có thể xem là tập hợp các điểm ảnh và mỗi điểm ảnh được xem như là đặc trưng cường độ sáng hay một dấu hiệu nào đó tại một vị trí nào đó của đối tượng trong không gian và nó có thể xem như một hàm n biến P(c1, c2, , cn) Do

đó, ảnh trong xử lý ảnh có thể xem như ảnh n chiều

Sơ đồ tổng quát của một hệ thống xử lý ảnh:

XỬ LÝ ẢNH Ảnh

Ảnh

“Tốt hơn”

Kết luận

xử lý

i i

i i n

i

y c y b x a x

c y b x a Pi

Pi f

1

2 ' 2 2

2

2 ' 1 1 1 2

'

1

))((



Để cho   min

 f(Pi)

n i

n i i i

i

n i

n i

n i

i i n

i i i

i i

n i

n i

n i i i n

i i i

i i

x nc

y b x

a

x y y

c y

b y

x a

x x x

c y

x b x

1 1

' 1

1

2 1 1

' 1

1 1

2 1

Có 2 loại nhiễu cơ bản trong quá trình thu nhận ảnh

 Nhiều hệ thống: là nhiễu có quy luật có thể khử bằng các phép biến đổi

 Nhiễu ngẫu nhiên: vết bẩn không rõ nguyên nhân  khắc phục bằng các phép lọc

2.1.2.4 Chỉnh mức xám

Nhằm khắc phục tính không đồng đều của hệ thống gây ra Thông thường có 2 hướng tiếp cận:

 Giảm số mức xám: Thực hiện bằng cách nhóm các mức xám gần nhau thành một bó Trường hợp chỉ có 2 mức xám thì chính là chuyển về

2.1.2.5 Phân tích ảnh

Là khâu quan trọng trong quá trình xử lý ảnh để tiến tới hiểu ảnh Trong phân tích ảnh việc trích chọn đặc điểm là một bước quan trọng Các đặc điểm của đối tượng được trích chọn tuỳ theo mục đích nhận dạng trong quá trình xử lý ảnh

Có thể nêu ra một số đặc điểm của ảnh sau đây:

Đặc điểm không gian: Phân bố mức xám, phân bố xác suất, biên độ, điểm uốn

v.v

Đặc điểm biến đổi: Các đặc điểm loại này được trích chọn bằng việc thực hiện

lọc vùng (zonal filtering) Các bộ vùng được gọi là “mặt nạ đặc điểm” (feature mask) thường là các khe hẹp với hình dạng khác nhau (chữ nhật, tam giác, cung tròn v.v )

Đặc điểm biên và đường biên: Đặc trưng cho đường biên của đối tượng và do

vậy rất hữu ích trong việc trích trọn các thuộc tính bất biến được dùng khi nhận dạng đối tượng Các đặc điểm này có thể được trích chọn nhờ toán tử gradient, toán tử la bàn, toán tử Laplace, toán tử “chéo không” (zero crossing) v.v Việc trích chọn hiệu quả các đặc điểm giúp cho việc nhận dạng các đối tượng ảnh chính xác, với tốc độ tính toán cao và dung lượng nhớ lưu trữ giảm xuống

~ 16 ~

2.1.2.6 Nhận dạng

Nhận dạng tự động (automatic recognition), mô tả đối tượng, phân loại và phân nhóm các mẫu là những vấn đề quan trọng trong thị giác máy, được ứng dụng trong nhiều ngành khoa học khác nhau Tuy nhiên, một câu hỏi đặt ra là: mẫu (pattern) là gì? Watanabe, một trong những người đi đầu trong lĩnh vực này

đã định nghĩa: “Ngược lại với hỗn loạn (chaos), mẫu là một thực thể (entity), được xác định một cách ang áng (vaguely defined) và có thể gán cho nó một tên gọi nào đó” Ví dụ mẫu có thể là ảnh của vân tay, ảnh của một vật nào đó được chụp, một chữ viết, khuôn mặt người hoặc một ký đồ tín hiệu tiếng nói Khi biết một mẫu nào đó, để nhận dạng hoặc phân loại mẫu đó có thể:

Hoặc phân loại có mẫu (supervised classification), chẳng hạn phân tích phân biệt

(discriminant analyis), trong đó mẫu đầu vào được định danh như một thành phần của một lớp đã xác định

Hoặc phân loại không có mẫu (unsupervised classification hay clustering) trong

đó các mẫu được gán vào các lớp khác nhau dựa trên một tiêu chuẩn đồng dạng nào đó Các lớp này cho đến thời điểm phân loại vẫn chưa biết hay chưa được định danh

Hệ thống nhận dạng tự động bao gồm ba khâu tương ứng với ba giai đoạn chủ yếu sau đây:

1o Thu nhận dữ liệu và tiền xử lý

2o Biểu diễn dữ liệu

3o Nhận dạng, ra quyết định

Bốn cách tiếp cận khác nhau trong lý thuyết nhận dạng là:

~ 17 ~

1o Đối sánh mẫu dựa trên các đặc trưng được trích chọn

2o Phân loại thống kê

3o Đối sánh cấu trúc

4o Phân loại dựa trên mạng nơ-ron nhân tạo

Trong các ứng dụng rõ ràng là không thể chỉ dùng có một cách tiếp cận đơn lẻ để phân loại “tối ưu” do vậy cần sử dụng cùng một lúc nhiều phương pháp và cách tiếp cận khác nhau Do vậy, các phương thức phân loại tổ hợp hay được sử dụng khi nhận dạng và nay đã có những kết quả có triển vọng dựa trên thiết kế các hệ thống lai (hybrid system) bao gồm nhiều mô hình kết hợp

Việc giải quyết bài toán nhận dạng trong những ứng dụng mới, nảy sinh trong cuộc sống không chỉ tạo ra những thách thức về thuật giải, mà còn đặt ra những yêu cầu về tốc độ tính toán Đặc điểm chung của tất cả những ứng dụng đó là những đặc điểm đặc trưng cần thiết thường là nhiều, không thể do chuyên gia đề xuất, mà phải được trích chọn dựa trên các thủ tục phân tích dữ liệu

2.1.2.7 Nén ảnh

Nhằm giảm thiểu không gian lưu trữ Thường được tiến hành theo cả hai cách khuynh hướng là nén có bảo toàn và không bảo toàn thông tin Nén không bảo toàn thì thường có khả năng nén cao hơn nhưng khả năng phục hồi thì kém hơn Trên cơ sở hai khuynh hướng, có 4 cách tiếp cận cơ bản trong nén ảnh:

 Nén ảnh thống kê: Kỹ thuật nén này dựa vào việc thống kê tần xuất xuất hiện của giá trị các điểm ảnh, trên cơ sở đó mà có chiến lược mã hóa

*.PCX

 Nén ảnh sử dụng phép biến đổi: Đây là kỹ thuật tiếp cận theo hướng nén không bảo toàn và do vậy, kỹ thuật thướng nến hiệu quả hơn *.JPG chính là tiếp cận theo kỹ thuật nén này

 Nén ảnh Fractal: Sử dụng tính chất Fractal của các đối tượng ảnh, thể hiện sự lặp lại của các chi tiết Kỹ thuật nén sẽ tính toán để chỉ cần lưu trữ phần gốc ảnh và quy luật sinh ra ảnh theo nguyên lý Fractal

2.2 THU NHẬN VÀ BIỂU DIỄN ẢNH

2.2.1 Màu sắc

Mắt người có thể phân biệt được vài chục màu nhưng chỉ có thể cảm nhận được hàng ngàn màu Ba thuộc tính của một màu đó là: Sắc (Hue), Độ thuần khiết (Saturation), và độ sáng hay độ chói (Itensity)

Trong xử lý ảnh và đồ họa, mô hình màu là một chỉ số kỹ thuật của một hệ tọa độ màu 3 chiều với tập các màu nhỏ thành phần có thể trông thấy được trong

hệ thống tọa độ màu thuộc một gam màu đặc trưng Ví dụ như mô hình màu RGB (Red, Green, Blue): là một đơn vị tập các màu thành phần sắp xếp theo hình lập phương của hệ trục tọa độ Đề các

số mô hình hay được sử dụng nhất

2.2.1.1 Mô hình màu RGB (Red, Green, Bule)

Màu đỏ, lục – xanh lá cây, lam – xanh da trời (RGB) được sử dụng phổ biến nhất Những màu gốc RGB được thêm vào những màu gốc khác điều đó tạo nên sự đóng góp riêng của từng màu gốc được thêm cùng nhau để mang lại kết qaủ Tập hợp màu nhỏ thành phần sắp xếp theo khối lập phương đơn vị Đường chéo chính của khối lập phương với sự cân bằng về số lượng từng màu gốc tương ứng với các mức độ xám với đen là (0,0,0) và trắng (1,1,1)

Hình 1.4 Mô hình màu RGB

Blue(0,255) (0, 0, 1)

(0,0,0)

(1,0,0) Red

(0,1,0) green

~ 20 ~

2.2.1.2 Mô hình màu CMY (Cyan, Magenta, Yellow)

Là phần bù tương ứng cho các màu đỏ, lục, lam và cúng được sử dụng như những bộ lọc loại trừ các màu này từ ánh sáng trắng Vì vậy CMY còn được gọi là các phần bù loại trừ của màu gốc Tập hợp màu thành phần biểu diễn trong hệ tọa

độ Đề-các cho mô hình mầu CMY cũng giống như cho mô hình màu RGB ngoại trừ màu trắng (ánh sáng trắng), được thay thế màu đen (không có ánh sáng) ở tại nguồn sáng Các màu thường được tạo thành bằng cách loại bỏ hoặc được bù từ ánh sáng trắng hơn là được thêm vào những màu tối

Hình 1.5 Các màu gốc bù và sự pha trộn giữa chúng

Khi bề mặt được bao phủ bởi lớp mực màu xanh tím, sẽ không có tia màu

đỏ phản chiếu từ bề mặt đó Màu xanh tím đã loại bỏ phần màu đỏ phản xạ khi có tia sáng trắng, mà bản chất là tổng của 3 màu đỏ, lục, lam Vì thế ta có thể coi màu Cyan là màu trắng trừ đi màu đỏ và đó cũng là màu lam cộng màu lục Tương tự như vậy ta có màu đỏ thẫm (magenta) hấp thụ màu lục, vì thế nó tương đương với màu đỏ cộng màu lam Và cuối cùng màu vàng (yellow) hấp thụ màu lam, nó sẽ bằng màu đỏ cộng với lục

Khi bề mặt của thực thể được bao phủ bởi xanh tím và vàng, chúng sẽ hấp thụ hết các phần màu đỏ và xanh lam của bề mặt Khi đó chỉ tồn tại duy nhất màu

Black Green

~ 21 ~

lục bị phản xạ từ sự chiếu sáng của ánh sáng trắng Trong trường hợp khi bề mặt được bao phủ bởi cả 3 màu xanh tím, vàng, đỏ thẫm, hiện tượng hấp thụ xảy ra trên cả 3 màu đỏ, lục và lam Do đó, màu đen sẽ màu của bề mặt Những mối liên

hệ này có thể được miêu tả bởi:

Y M C

1 1 1

2.2.1.3 Mô hình màu HSV (Hue, Saturation, Value)

Các mô hình màu RGB, CMY được định hướng cho phần cứng trái ngược với mô hình màu HSV của Smith hay còn được gọi là mẫu HSB với B là Brightness (độ sáng), được định hướng người sử dụng dựa trên cơ sở nền tảng về trực giác về tông màu, sắc độ và sắc thái mỹ thuật

Hệ thống tọa độ có dạng hình trụ và tập màu thành phần của không gian bên trong mô hình màu được xác định là hình nón hoặc hình chóp sáu cạnh như trong hình 1.7 Đỉnh hình chóp là sáu cạnh khi V= 1 chứa đựng mối quan hệ giữa các màu sáng và những màu trên mặt phẳng với V= 1 đều có màu sáng

Hình 1.6 Sự biến đổi từ RGB

thành CMY

~ 22 ~

Hình 1.7 Mô hình màu HSV

Sắc màu (hue) hoặc H được đo bởi góc quanh trục đứng với màu đỏ là 0o, màu lục là 120o, màu lam là 240o (xem hình 1.7) Các màu bổ sung trong hình chóp HSV ở 180o đối diện với màu khác Giá trị của S là một tập các giá trị đi từ 0 trên đường trục tâm (trục V) đến 1 trên các mặt bên tại đỉnh của hình chóp sáu cạnh Sự bão hòa được đo tương đối cho gam màu tương ứng với mô hình màu này

Mô hình màu dạng hình chóp sáu cạnh này đường cao V với đỉnh là điểm gốc tọa độ (0,0) Điểm ở đỉnh là màu đen có giá trị tọa độ màu V= 0, tại các điểm này giá trị của H và S là không liên quan với nhau Khi điểm có S= 0 và V= 1 là điểm màu trắng, những giá trị trung gian của V đối với S= 0 (trên đường thẳng qua tâm) là các màu xám Khi S= 0 giá trị của H phụ thuộc được gọi bởi các quy ước không xác định, ngược lại khi S khác 0 giá trị của H sẽ là phụ thuộc

Như vậy một màu nào đó V= 1, S= 1 là giốg như màu thuần khiết trong mỹ thuật được sử dụng như điểm khởi đầu trong các màu pha trên Thêm màu trắng phù hợp để giảm S (không có sự thay đổi V) tạo nên sự thay đổi sắc thái của gam màu Sự chuyển màu được tạo ra bởi việc giữ S= 1 và giảm V tạo nên sự thay đổi

ề sắc độ và tông màu tạo thành bởi việc thay đổi cả hai S và V

~ 23 ~

2.2.1.4 Mô hình màu HLS

Mô hình màu HLS được xác định bởi tập hợp hình chóp sáu cạnh đôi của không gian hình trụ Sắc màu là góc quanh trục đứng cảu hình chóp sáu cạnh đôi với màu đỏ tại góc 0o Các màu sẽ xác định theo thứ tự giống như trong biểu đồ CIE khi ranh giới của nó bị xoay ngược chiều kim đồng hồ: Màu đỏ, màu vàng, màu lục, màu xanh tím, màu lam và đỏ thẫm Điều này cũng giống như thứ

tự sắc xếp trong mẫu hình chóp sáu cạnh đơn HSV

Chúng ta có thể xem mẫu HLS như một sự biến dạng cảu mẫu HSV mà trong đó mãu này màu trắng được kéo hướng lên hình chóp sáu cạnh phía trên từ mặt V= 1 Như với mẫu hình chóp sáu cạnh đơn, phần bổ sung của một màu sắc được đặt ở vị trí 180o hơn là xunh quanh hình chóp sáu cạnh đôi, sự bão hòa được

đo xung quanh trục đứng, từ 0 trên trục tới 1 trên bề mặt Độ sáng bằng không cho màu đen và bằng một cho màu trắng

Hình 1.8 Mô hình màu HLS

~ 24 ~

2.2.2 Thu nhận, các thiết bị thu nhận ảnh

Các thiết bị thu nhận ảnh bao gồm camera, scanner các thiết bị thu nhận này có thể cho ảnh đen trắng

Các thiết bị thu nhận ảnh có 2 loại chính ứng với 2 loại ảnh thông dụng Raster, Vector

Các thiết bị thu nhận ảnh thông thường Raster là camera các thiết bị thu nhận ảnh thông thường Vector là sensor hoặc bàn số hoá Digitalizer hoặc được chuyển đổi từ ảnh Raster

Nhìn chung các hệ thống thu nhận ảnh thực hiện 1 quá trình

 Cảm biến: biến đổi năng lượng quang học thành năng lượng điện (giai đoạn lấy mẫu)

 Tổng hợp năng lượng điện thành ảnh (giai đoạn lượng tử hóa)

2.2.2.1 Giai đoạn lấy mẫu

Người ta sử dụng bộ cảm biến hoặc máy quét để biến tín hiệu quang của ảnh thành tín hiệu điện liên tục Phương pháp sử dụng máy quét phổ biến hơn Máy quét sẽ quét theo chiều ngang để tạo ra tín hiệu điện của ảnh, kết quả cho ra một tín hiệu điện hai chiều f(x,y) liên tục

~ 25 ~

Xét ảnh liên tục được biểu diễn bởi hàm f(x, y), gọi xlà khoảng cách giữa hai điểm được giữ lại theo trục x, gọi ylà khoảng cách giữa hai điểm được giữ lại theo trục y y, x được gọi là chu kỳ lấy mẫu theo trục x và y

Giai đoạn lấy mẫu sẽ biến hàm liên tục f(x,y)f(nx, my) Với m,n là nguyên

Theo SHANON để đảm bảo không xảy ra hiện tượng chồng phổ, cho phép tái tạo lại ảnh gốc từ ảnh đã số hóa:

là tần số lấy mẫu theo trục y

Để không xảy ra hiện tượng chồng phổ thì tần số lấy mẫu phải ít nhất phải lớn hơn hoặc bằng 2 tần số cao nhất của tín hiệu ảnh Tức là:

 Tiết kiệm bộ nhớ

 Giảm thời gian xử lý

Việc lưu trữ thông tin trong bộ nhớ có ảnh hưởng rất lớn đến việc hiển thị,

in ấn và xử lý ảnh được xem như là 1 tập hợp các điểm với cùng kích thước nếu sử dụng càng nhiều điểm ảnh thì bức ảnh càng đẹp, càng mịn và càng thể hiện rõ hơn chi tiết của ảnh người ta gọi đặc điểm này là độ phân giải

Việc lựa chọn độ phân giải thích hợp tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng và đặc trưng của mỗi ảnh cụ thể, trên cơ sở đó các ảnh thường được biểu diễn theo 2 mô hình cơ bản

~ 27 ~

2.3 Các bước nhận dạng biển số xe

2.3.1.Khái quát về hệ thống nhận dạng biển số xe

Hệ thống tự động nhận diện biển số xe là hệ thống sử dụng camera

để thực hiện việc kiếm tra, xác định biển số của phương tiện một cách tự động, từ đó có khả năng hỗ trợ truy vấn các thông tin chi tiết cấp cao hơn như tên chủ phương tiện, thông tin đăng ký, … Hệ thống này nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến an ninh, thống kê khảo sát, giám sát và theo vết…

Có rất nhiều giải pháp, thiết kế hệ thống, thiết bị khác nhau để giải quyết các yêu cầu liên quan tới lĩnh vực này tùy theo từng điều kiện áp dụng: ban đêm hay ban ngày, không gian mở hay đóng, ứng dụng chuyên trách (bãi giữ xe,…), hay ứng dụng kết hợp (giám sát giao thông, hệ thống theo dõi an ninh, …), ứng dụng cục bộ hay diện rộng trên phạm vi công cộng, tính địa phương…

H.1: Minh họa một hệ thống nhận dạng biển số xe